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Die Erfindung betrifft ein Schließsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei erhöhten Sicherheitsanforderungen werden elektronische Schließsysteme verwendet, die mittels elektromagnetischer Wellen arbeiten. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen werden solche Schließsysteme als Türschließsysteme für die Zugangsberechtigung und/oder als Zündschloßsysteme, Lenkradverriegelungen, Wegfahrsperren, Motorsteuergeräte o. dgl. für die Fahrberechtigung verwendet.
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Derartige Schließsysteme sind aus der
DE 43 40 260 A1 bekannt. Das Schließsystem besteht aus einer wenigstens zwei Zustände besitzenden, als Steuereinrichtung zur Ent- und/oder Verriegelung der Autotüren in der Art einer Zentralverriegelung oder des Zündschlosses ausgebildeten ersten Einrichtung und einer zugehörigen, in der Art eines elektronischen Schlüssels ausgebildeten zweiten Einrichtung. Die beiden Einrichtungen besitzen zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb Sender und/oder Empfänger für die Übertragung der elektromagnetischen Funksignale. Im bestimmungsgemäßen Betrieb ist zwischen dem Schlüssel und der Steuereinrichtung wenigstens ein Signal als codiertes Betriebssignal zur Authentifikation des Schlüssels übertragbar, so daß nach positiver Auswertung des übertragenen Betriebssignals und damit bei berechtigtem Schlüssel eine Änderung des Zustandes der Steuereinrichtung bewirkbar ist. Der Sender wird mit einem eine vorgegebene Sendefrequenz aufweisenden Sendekanal betrieben, es werden also bei solchen Funkschließungssystemen die Daten auf einem Funkkanal gesendet.
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Solche Schließsysteme sind auch mit sogenannten ”Keyless”-Funktionalitäten weiterentwickelt. So ist bei der ”KeylessEntry”- bzw. ”PassivEntry”-Funktionalität eine manuelle Betätigung des elektronischen Schlüssels durch den Benutzer nicht mehr notwendig. Es genügt, daß der Benutzer den Schlüssel mit sich führt. Das Betriebssignal wird dann für die Zugangsberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen, wenn der Benutzer sich in einem, in der Nähe des Kraftfahrzeugs befindlichen Wirkbereich aufhält und dort beispielsweise den Türgriff an der Autotüre betätigt. Ebenso können diese Schließsysteme eine ”KeylessGo”- bzw. ”PassivGo”-Funktionalität aufweisen, wobei das Betriebssignal für die Fahrberechtigung zwischen den beiden Einrichtungen selbsttätig übertragen wird, wenn der Benutzer sich innerhalb des Kraftfahrzeugs befindet und beispielsweise eine Start/Stop-Taste im Armaturenbrett betätigt.
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Aufgrund der zunehmenden Belegung von Funkfrequenzen unterschiedlicher Systeme werden Frequenzen mehrfach von unterschiedlichen Nutzern und Geräten gleichzeitig belegt. Es entstehen dadurch Kollisionen, wobei hier jener Sender mit der stärkeren Empfangsleistung am Empfänger sich durchsetzen kann. Im Fall der Funkschließung für Kraftfahrzeuge wird in Europa ein Frequenzband von 433,92 MHz ± 900 kHz verwendet. Dieses Frequenzband kann jedoch bei Sendeleistungen bis 10 mW praktisch von jeder beliebigen Anwendung ohne Lizenz genutzt werden. So nutzen beispielsweise drahtlose Kopfhörer, drahtlose Thermometer, das Fernschalten von Steckdosen mittels Funk, Registrierkassen, Alarmanlagen o. dgl. dieses Frequenzband. Aufgrund des begrenzten Bauraums ist es nicht möglich seitens des Funkschlüssels die gesetzlich zulässige Sendeleistung voll auszuschöpfen. Diese liegt heute bei typisch ca. 10 μW und damit deutlich unter vielen anderen Anwendungen. Es besteht somit die Wahrscheinlichkeit, daß bei einem Zusammentreffen anderer Funkdienste mit der Funkfernbedienung diese ohne Funktion bleibt. Gleiches gilt auch für KeylessGo, das im Fall eines starken Störsignals im Nutzband keine Funktion mehr hat. Es ist also festzustellen, daß durch verschiedene Funksender, wie Babyphone, Funkkopfhörer etc., immer wieder Funktionsausfälle bei der Funkschließung durch Interferenzen auftreten können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktionssicherheit eines solchen Schließsystems zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schließsystem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Schließsystem wird das Betriebssignal, insbesondere die darin enthaltenen Daten, redundant auf mehreren Sendekanälen mit unterschiedlichen Sendefrequenzen gesendet. Vorteilhafterweise ist dadurch die Funkübertragung auch dann möglich, wenn lediglich nur ein Funkkanal ungestört ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist auch für den Fall eine erfolgreiche Schließfunktion gegeben, wenn alle Funkkanäle kurzzeitig belegt sind. Hierzu wird das Betriebssignal wenigstens ein weiteres Mal auf allen Sendekanälen wiederholt. Um dabei die Wahrscheinlichkeit für eine erfolgreiche Funkübertragung weiter zu steigern, ist zweckmäßigerweise eine Pause zwischen der Wiederholung und der vorhergehenden Sendung des Betriebssignals befindlich. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Pause mindestens 100 msec dauert. Die Zeitdauer bis zur Ausführung der entsprechenden Funktion des Schließsystems wird dadurch weiter verringert, indem die Sendung des Betriebssignals auf dem Sendekanal gestartet wird, bei dem die geringste Wahrscheinlichkeit von Störungen besteht.
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Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Schließsystems ist nachfolgendes festzustellen. Es erfolgt eine Verbesserung der Funktionssicherheit mittels eines mehrkanaligen Funksystems mit redundanter Protokollwiederholung für die Zentralverriegelung und für KeylessGo, indem die Funkbotschaft auf mehreren Funkkanälen abgesendet wird, so daß durch die Nutzung mehrerer Funkkanäle eine höhere Resistenz gegenüber Funkstörern erzielt wird.
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Damit ein freier Funkkanal ausreichend ist, wird eine 100% Datenredundanz auf jedem Funkkanal vorgenommen. Mit der Vorgabe, auch dann eine erfolgreiche Kommunikation möglich zu machen, wenn alle Funkkanäle belegt sind, ist es nicht sinnvoll die zu übermittelten Daten auf die einzelnen Funkkanäle zu verteilen. Dieses Verfahren wird im allgemeinen bei Spread-spectrum-Techniken, die das frequency hopping Verfahren nutzen, in dieser Art durchgeführt. Aus diesem Grund enthalten die Daten, welche innerhalb eines einzelnen Kanals übermittelt werden, den vollständigen Inhalt der gesamten zu übertragenden Botschaft. Damit ist in jedem Fall sichergestellt, daß lediglich ein ungestörter Kanal für eine erfolgreiche Übermittlung ausreichend ist. Desweiteren ist kein zusätzlicher Rechenaufwand auf der Empfangsseite zu leisten, welcher bei aufwendigen Codes zur Bitfehlerbeseitigung notwendig ist.
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Sind kurzzeitig alle Funkkanäle gestört, so erfolgt eine Wiederholung auf allen Funkkanälen mit einer Zwischenpause. Um die weitere Forderung zu erfüllen, wonach kurzzeitig alle Funkkanäle gestört werden können, wird die zu übertragende Funkbotschaft mindestens ein Mal auf allen Funkkanälen wiederholt. Zwischen der ersten Funkbotschaft und einer Wiederholung ist sinnvollerweise eine ausreichend große Pause von vorzugsweise mindestens 100 ms zu wählen.
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Die Vorteile einer Zwischenpause sind wie folgt:
- a) Der Störeinfluß durch Kurzzeitstörer, wie beispielsweise drahtlose Thermometer, wird durch diese Maßnahme stark reduziert. Durch diese Zwischenpause ist die Sendedauer eines Kurzzeitstörers in der Regel nicht ausreichend lang, um die erste Funkbotschaft wie auch die Funkwiederholung zu zerstören.
- b) Die Zwischenpause kann zudem sinnvoll genutzt werden. So können in dieser freien Zeit eine oder mehrere weitere Funktionen durchgeführt werden, wie beispielsweise die Übertragung einer Infrarotbotschaft. Weiter ist es denkbar in dieser freien Zeit den Mikrocomputer mit aufwendigen Rechenarbeiten zu beschäftigen.
- c) Sollte keine Funktion gefunden werden, welche in dieser Zeitspanne sinnvoll zum Einsatz kommen soll, so kann diese Pause trotzdem vorteilhaft eingesetzt werden. So kann sich in dieser inaktiven Zwischenzeit die Batterie erholen, was ihrer Lebensdauer zugute kommt.
- d) Eine weitere Möglichkeit ist, die Sendeleistung in der aktiven Zeit über die nominelle zulässige Dauerbelastung der Batterie hinaus zu erhöhen. Der dafür notwendige zusätzliche Energieaufwand kann durch sogenannte Stützkondensatoren bereitgestellt werden, welche in der Zwischenpause durch die Batterie geladen werden.
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Um in den überwiegensten Fällen eine schnelle und kurze Reaktionszeit zu erzielen, wird die Funkbotschaft auf jenem Kanal gestartet, welcher den Erfahrungen nach die geringste Wahrscheinlichkeit von vorhandenen Störern besitzt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine nahezu störungsfreie Übertragung der Daten erreicht wird. Dadurch ist eine deutlich höhere Zuverlässigkeit bei Funkschließungssystemen bewirkt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
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1 ein mit einem Schließsystem ausgestattetes Kraftfahrzeug,
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2 ein schematisches Blockschaltbild des zwei Einrichtungen umfassenden Schließsystems mit einem Diagramm zur Übertragung der Signale,
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3 die zweite Einrichtung des Schließsystems in teilweise aufgeschnittener sowie schematischer Ansicht,
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4 ein Diagramm für die Übertragung der Signale,
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5 ein Diagramm für die Übertragung der Signale in einer Weiterbildung und
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6 ein Diagramm für die Übertragung der Signale in einer nochmals weiteren Ausgestaltung.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 mit dem berechtigten Benutzer 2 zu sehen. Das Kraftfahrzeug 1 ist für die Zugangsberechtigung mit einem Schließsystem 3 als Türschließsystem versehen, das eine als eine Steuereinrichtung ausgebildete erste Einrichtung 4 und eine zugehörige zweite Einrichtung 5 umfaßt. Die zweite Einrichtung 5 ist in der Art eines elektronischen Schlüssels, eines Identifikations(ID)-Gebers, einer Chipkarte, einer Smartcard o. dgl. ausgebildet. Die zweite Einrichtung 5 befindet sich im Besitz des berechtigten Benutzers 2, womit dieser innerhalb eines Wirkbereichs 8 Zugang zum Kraftfahrzeug 1 besitzt.
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Die erste Einrichtung 4 besitzt wenigstens zwei Zustände, wobei im ersten Zustand eine Verriegelung und im zweiten Zustand eine Entriegelung der Autotüren 6 vorliegt. Die beiden Einrichtungen 4, 5 besitzen zu deren bestimmungsgemäßen Betrieb Mittel zum Senden und/oder Empfangen von Signalen 7 mittels einer elektromagnetischen Trägerwelle. Bei wenigstens einem dieser zwischen der zweiten Einrichtung 5 und der ersten Einrichtung 4 übertragenen Signale 7 handelt es sich um ein codiertes, elektromagnetisches Betriebssignal 15 (siehe 2). Das codierte Betriebssignal 15 dient zur Authentifikation der zweiten Einrichtung 5, womit bei berechtigter zweiter Einrichtung 5 nach positiver Auswertung des übertragenen Betriebssignals 15 eine Änderung des Zustandes der ersten Einrichtung 4 bewirkbar ist. Die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 erfolgt dann, wenn der berechtigte Benutzer 2 den Türgriff 16 an der Autotüre 6 betätigt oder sich dem Türgriff 16 annähert. Dadurch wird die Entriegelung der Autotüren 6 entsprechend der bedienungsunabhängigen KeylessEntry-Funktionalität ausgelöst. Ebensogut kann die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 auch selbsttätig ohne Mitwirkung des Benutzers 2 erfolgen, sobald dieser den Wirkbereich 8 betritt, was jedoch im folgenden nicht näher betrachtet wird. Schließt der Benutzer 2 die Autotüren 6 von außen, so erfolgt eine selbsttätige Verriegelung der Autotüren 6. Ebensogut kann die selbsttätige Verriegelung der Autotüren 6 erfolgen, nachdem der Benutzer den Wirkbereich 8 verlassen hat.
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Im übrigen ist neben der KeylessEntry-Funktionalität auch noch eine fernbedienbare Ent- sowie Verriegelung der Autotüren 6 möglich, die mittels in 3 sichtbarer, in der Art von Tasten ausgestalteten Betätigungsorgane 9 an der zweiten Einrichtung 5 durch den Benutzer 2 auslösbar ist, um dem Benutzer 2 eine bedienungsabhängige Zugangsberechtigung zum Kraftfahrzeug 1 zu gestatten. Beispielsweise läßt sich durch manuelle Betätigung der Betätigungsorgane 9 die Zentralverriegelung ver- und/oder entsperren sowie der Kofferraumdeckel öffnen, indem entsprechende codierte Betriebssignale 15 von der zweiten Einrichtung 5 zur ersten Einrichtung 4 gesendet werden. Auf den Betätigungsorganen 9 sind die diesen Funktionen entsprechenden Symbole 10 angebracht.
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Das Schließsystem 3 stellt weiterhin die Fahrberechtigung für das Kraftfahrzeug 1 fest. Hierzu bewirkt die als Steuereinrichtung ausgebildete erste Einrichtung 4 ebenfalls entsprechend den beiden Zuständen die Ent- und/oder Verriegelung des elektronischen Zündschlosses oder der Lenkradverriegelung. Ebensogut kann ein sonstiges funktionsrelevantes Bauteil des Kraftfahrzeugs 1 durch die erste Einrichtung 4 dementsprechend angesteuert werden. Beispielsweise kann dadurch eine Freigabe und/oder Sperrung einer Wegfahrsperre, des Motorsteuergeräts o. dgl. erfolgen. Die Übertragung des codierten Betriebssignals 15 zur Authentifikation der zweiten Einrichtung 5 erfolgt dann, wenn der berechtigte Benutzer 2 sich im Kraftfahrzeug 1 befindet und einen Start/Stop-Schalter 11 betätigt. Dadurch wird der Start-Vorgang o. dgl. des Kraftfahrzeugs 1 entsprechend der KeylessGo-Funktionalität ausgelöst.
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Zusätzlich kann ein Notbetrieb, beispielsweise bei leerer Batterie der zweiten Einrichtung 5 vorgesehen sein, indem die zweite Einrichtung 5 als elektronischer Schlüssel in das Zündschloß des Kraftfahrzeugs 1 zur manuellen Bedienung durch den Benutzer 2 einführbar ist.
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Die Funktionsweise entsprechend der Keyless-Funktionalität des erfindungsgemäßen Schließsystems
3 soll nun anhand der
2 näher erläutert werden. Zunächst sendet die erste Einrichtung
4 mittels eines Senders/Empfängers
24 als Mittel zum Senden und/oder Empfangen von Signalen ein als Wecksignal bezeichnetes erstes elektromagnetisches Signal
12 für die zugehörige zweite Einrichtung
5. Dadurch wird die zweite Einrichtung
5 aus einem Ruhezustand mit verringertem Energiebedarf in einen aktivierten Zustand für den bestimmungsgemäßen Betrieb übergeführt. Danach sendet die erste Einrichtung
4 wenigstens ein weiteres, drittes elektromagnetisches Signal
13, das nachfolgend auch als Bereichsabgrenzungssignal bezeichnet ist. Dadurch kann die zugehörige zweite Einrichtung
5 deren Standort in Bezug auf die erste Einrichtung
4 bestimmen. Insbesondere läßt sich feststellen, ob die zweite Einrichtung
5 außerhalb am Kraftfahrzeug
1 sowie gegebenenfalls an welcher Stelle des Außenraums
23 und/oder im Innenraum
22 des Kraftfahrzeugs
1 befindlich ist. Nachfolgend sendet die zweite Einrichtung
5 mittels eines Senders/Empfängers
17 ein die Information zum ermittelteten Standort beinhaltendes viertes Signal
14 zur ersten Einrichtung
4, das im folgenden auch als Rückantwortsignal bezeichnet ist. Schließlich wird dann, wie bereits beschrieben, das fünfte elektromagnetische Signal als codiertes elektromagnetisches Betriebssignal
15 zur Authentifikation mittels der Sender/Empfänger
24,
17 zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung
4,
5 übertragen. Das Signal
15 kann insbesondere aus mehreren Teilsignalen bestehen und in einer bidirektionalen Kommunikation zwischen den beiden Einrichtungen
4,
5 übertragen werden. Im Hinblick auf nähere Einzelheiten zur bidirektionalen Kommunikation an sich wird auch auf die
DE 43 40 260 A1 verwiesen.
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Das Wecksignal 12 kann beispielsweise eine Kennung zum Kraftfahrzeug-Typ enthalten. Nach Empfang des Wecksignals 12 sind zunächst sämtliche im Wirkbereich 8 befindliche zweite Einrichtungen 5, die zum selben Kraftfahrzeug-Typ gehören, aktiviert. In einer weiteren Ausgestaltung des Schließsystems 3 sendet die erste Einrichtung 4 zwischen dem ersten Signal 12 und dem dritten Signal 13 ein zweites elektromagnetisches Signal 18 zur zweiten Einrichtung 5 als Selektionssignal, wie näher anhand von 2 zu erkennen ist. Das zweite Signal 18 enthält eine Information über die nähere Identität des Kraftfahrzeugs 1. Dadurch wird bewirkt, daß lediglich die tatsächlich zur ersten Einrichtung 4 zugehörigen zweiten Einrichtungen 5 im aktivierten Zustand verbleiben. Im aktivierten Zustand befindliche, nicht zum Kraftfahrzeug 1 zugehörige zweite Einrichtungen werden jedoch in den Ruhezustand zurückgeführt.
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Das Signal 15 wird als Funksignal, beispielsweise im HF(Hochfrequenz)-Bereich übertragen. Auch bei den weiteren Signalen 12, 13, 14, 18 handelt es sich um Funksignale, die bedarfsgerecht im NF(Niederfrequenz)-Bereich und/oder im HF(Hochfrequenz)-Bereich übertragen werden können. Der jeweilige Sender 17, 24 wird zur Übertragung der Signale 7 mit einem eine vorgegebene Sendefrequenz aufweisenden Sendekanal 19 betrieben, wie schematisch in 3 angedeutet ist. Das Betriebssignal 15 wird auf weiteren Sendekanälen 20, 20' mit unterschiedlichen Sendefrequenzen gesendet. Somit werden die im Betriebssignal 15 enthaltenen Daten 21 gemäß 4 redundant auf mehreren Sendekanälen 19, 20, 20' übertragen.
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In einer Erweiterung wird das Betriebssignal 15 wenigstens ein weiteres Mal als Betriebssignal 15' auf allen Sendekanälen 19, 20, 20' wiederholt, wie anhand von 5 gezeigt ist. Dabei kann eine Pause 25 zwischen der Wiederholung des Betriebssignals 15' und der vorhergehenden Sendung des Betriebssignals 15 befindlich sein. Die Pause 25 dauert bevorzugterweise mindestens 100 Millisekunden. Wie in 6 zu sehen ist, kann die Sendung des Betriebssignals 15 auf dem Sendekanal 20 gestartet werden, bei dem die geringste Wahrscheinlichkeit von Störungen besteht.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann ein derartiges Schließsystem nicht nur im Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Es ist auch eine Verwendung für ein sonstiges Türschloß, das sich beispielsweise an einer Immobilie o. dgl. befindet, möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- (berechtigter) Benutzer
- 3
- Schließsystem
- 4
- erste Einrichtung
- 5
- zweite Einrichtung/elektronischer Schlüssel
- 6
- Autotüre
- 7
- Signal
- 8
- Wirkbereich
- 9
- Betätigungsorgan
- 10
- Symbol (am Betätigungsorgan)
- 11
- Start/Stop-Schalter
- 12
- (erstes) Signal/Wecksignal
- 13
- (drittes) Signal/Bereichsabgrenzungssignal
- 14
- (viertes) Signal/Rückantwortsignal
- 15, 15'
- (fünftes) Signal/(codiertes) Betriebssignal/Code
- 16
- Türgriff
- 17
- Sender/Empfänger (in der zweiten Einrichtung)
- 18
- (zweites) Signal/Selektionssignal
- 19
- Sendekanal
- 20, 20'
- (weiterer) Sendekanal
- 21
- Daten
- 22
- Innenraum (vom Kraftfahrzeug)
- 23
- Außenraum (vom Kraftfahrzeug)
- 24
- Sender/Empfänger (in der ersten Einrichtung)
- 25
- Pause
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4340260 A1 [0003, 0028]
